sábado, 5 de marzo de 2011

Helio 3, La Energía del Futuro

Ahora que tan concienciados estamos sobre el cambio climático, a todos nos preocupa la obtención de energía. El mundo entero se está movilizando en mayor o menor medida para no generar tantos gases de efecto invernadero. Se buscan nuevas formas de energía renovable, combustibles biodegradables, energías limpias de residuos, sostenimiento de ecosistemas fluviales, preservación de los bosques y un largo etcétera. Como muestra de cara a los escépticos de que este cambio se está produciendo, hace poco ha saltado a la prensa la noticia de que un grupo de unos 100 Icebergs se dirige en peregrinación hacia Nueva Zelanda poniendo en grave peligro todo lo que encuentre a su paso.


Que el clima está cambiando ya no lo pone nadie en duda pero también es cierto que siempre lo ha hecho. Los cambios climáticos se han sucedido a lo largo de la historia de la Tierra desde mucho antes de que estuviéramos aquí. Hemos tenido épocas glaciales y épocas cálidas, han desaparecido especies tanto animales como vegetales y han surgido otras nuevas, realmente nuestra influencia sólo ha acelerado un proceso que tenía que ocurrir y que seguirá ocurriendo cuando ya no estemos. Lo que sí es cierto, es que podemos intentar ayudarnos a nosotros mismos y a cuanto nos rodea, ideando formas de energía que nos hagan la vida más fácil sin ser agresivas con el ecosistema del planeta.

Para ello, los mejores científicos del mundo llevan ya varias décadas devanándose los sesos, pero las medidas tomadas no son lo bastante eficaces. La energía solar no se puede usar en cualquier parte del planeta ya que requiere de grandes extensiones campos de placas solares bajo un cielo limpio de nubes. Sólo algunos países pueden beneficiarse de ella y aún así genera sus propios residuos, las propias placas una vez envejecidas y desechadas. Y de momento no supone más que una muy pequeña ayuda al abastecimiento de energía que pueda necesitar ese país.


La energía Eólica que tanto se ha puesto de moda genera un impacto medioambiental que aún no percibimos, pero lo haremos. Por su naturaleza, un parque eólico debe implantarse en las zonas más despobladas como cimas de montañas, valles abiertos, extensiones de agua y para que sea efectiva, debemos sembrar de molinos cada vez en mayor medida esas zonas vírgenes. Toda la vida a su alrededor se ve afectada, empezando por las aves y otros animales que automáticamente pierden su entorno y el ruido que generan los inmensos molinos hace inhabitable la zona para todo ser vivo, incluidos nosotros. Eso sin contar el coste económico y medioambiental de fabricar semejantes gigantes y el impacto en los paisajes.



La verdad es que de momento la energía que mejor nos abastece es la nuclear y aunque pueda parecer peligrosa no lo es tanto como quemar combustibles fósiles, y ciertamente, es la que nos ilumina cada día. No es que yo la defienda, pero debo reconocer que es la más eficaz a día de hoy aunque genere residuos difíciles de eliminar.

Visto lo visto, tenemos un problema energético grave, pero podríamos tener la solución.

En los últimos años se ha estado investigando en la energía de Fusión y para que nos hagamos una idea de cómo funciona, podríamos decir que es lo contrario de la energía nuclear. Dicho de forma sencilla una central nuclear divide los átomos en lo que se llama Fisión Nuclear y esto libera grandes cantidades de energía. La Fusión por el contrario, es lo que hace el Sol en su interior. “Obliga” a los átomos más ligeros a fusionarse, a unirse bajo la tremenda presión que ejerce su gravedad, y este proceso también genera grandes cantidades de energía o mejor dicho, muchísima más cantidad de energía. Comparativamente, la energía de Fusión viene a producir a partir de un kg de Hidrógeno, unos 35 millones de Kilovatios hora, casi no contamina ya que apenas genera residuos radiactivos y sería una fuente casi inagotable de energía. La energía Nuclear por el contrario requiere de la Fisión del Uranio, un material altamente radiactivo y difícil de extraer, y que genera residuos tóxicos.


El problema viene dado por los requerimientos para generar una u otra forma de energía. Dividir un átomo requiere de grandes energías pero es relativamente fácil y se tiene controlado. Por el contrario intentar unir átomos es complicado. Por naturaleza se repelen como lo hacen los polos magnéticos de igual carga así que se buscó un material ligero, el mismo que usa el Sol en su proceso de combustión, el Hidrógeno, que dicho sea de paso es el elemento más abundante sobre la Tierra.




En el Sol como en todas las estrellas, los átomos de elementos ligeros como el hidrógeno, chocan entre sí y se fusionan a temperaturas extremadamente altas (de unos 15 millones de grados Celsius) pero lo hacen además bajo las altísimas presiones que existen en su centro. Debido al gran tamaño del sol, este proceso libera una gran cantidad de energía que nos da calor y convierte a las estrellas en el mayor Horno de Fusión creado por la naturaleza.

En la Tierra hemos conseguido producir temperaturas más de diez veces superiores a las que hay en el Sol. A altas temperaturas, los átomos se vuelven completamente ionizados (los electrones y los núcleos atómicos están separados para formar un estado de materia conocido como “plasma”). Para la producción de energía, este plasma tiene que estar confinado y controlado utilizando campos magnéticos poderosos, mientras se calientan a temperaturas por encima de los 150 millones de grados Celsius (digamos que es la temperatura que genera una Supernova). Esto hace que las paredes internas del Reactor de Fusión se deterioren por el impacto de Neutrones residuales de la Fusión de Hidrógeno, y sea muy complicado estabilizar ese plasma.


Así que la tecnología está ahí y funciona pero falta encontrar el equilibrio que nos permita ponerla en práctica a gran escala. Y la solución la tenemos a la vista si miramos hacia el cielo, La Luna.

En los años 80 el Ingeniero Gerald L. Kulcinski  de la Universidad de Wisconsin-Madison, descubrió que el Helio3 se podía sustituir por el Hidrógeno en la Fusión, ya que su estructura química es muy similar. El plasma se mantenía estable y por consiguiente apenas irradiaba Neutrones que deteriorasen las paredes del Reactor, se necesitaban cantidades muy pequeñas de Helio3 para generar energías casi ilimitadas y lo más importante, no tenía residuos contaminantes. Energía limpia y barata (una tonelada métrica de Helio3 abastecería una sexta parte de las islas Británicas durante un año o lo que es lo mismo, a 10 millones de habitantes), mientras que se necesitarían miles de millones de toneladas de combustibles fósiles para el mismo abastecimiento. Era la solución energética de la humanidad salvo por un pequeño detalle, en la Tierra el único Helio3 que se puede encontrar es el residuo del desmantelamiento de las armas nucleares y el que se encuentra en las rocas lunares traídas por las misiones Apolo.


Desde entonces todas las miradas se pusieron en La Luna y en estos 30 años hemos llegado a conocerla muy bien. El Helio3 es un gas emitido por la superficie del Sol y es empujado por el espacio por los vientos solares. Cuando llega a la Tierra nuestra atmósfera lo repele, pero en la Luna, donde no hay barreras, el Helio3 se adhiere a la superficie. Durante miles de millones de años, lentamente el gas se ha ido amontonando en enormes depósitos bajo la superficie, en cantidad suficiente para abastecer a la humanidad durante siglos.


Varios países se han puesto ya en la tarea de ser los primeros en volver a la Luna. China, Rusia, EEUU, La India y Japón son los grandes competidores. Tanto China como La India ya han conseguido enviar un vehículo sin tripulación a la Luna con éxito (aunque la sonda India dejó de transmitir al poco de aterrizar, se considera un acierto). Y China está a punto de enviar su segundo vehículo lunar (según anuncian quieren enviar una misión tripulada para 2012). Rusia y EEUU ya han anunciado que pretenden tener una base permanente en la Luna antes de 2020 y hace apenas unos meses, la misión LCROSS de la NASA ha encontrado agua bajo su superficie, imprescindible para una base. Por su parte, Nicolai Sebastianov director de la Corporación Espacial Rusa “Energía” (Corporación que manda cohetes tripulados como el Progreso regularmente a la Estación espacial entre muchas otras cosas), es uno de los mayores defensores del proyecto para explotaciones mineras en la Luna y ve al helio3 como la solución energética del futuro.



 La carrera hacia la Luna ha comenzado de nuevo pero esta vez sí tiene recompensa. En los últimos años se han convocado concursos de todo tipo relacionados con la vuelta a la Luna por todo el mundo. Los hay de diseño de módulos lunares, de Hábitats mínimamente estables, de propulsión de cohetes, de vehículos lunares, de pequeños Robots y algunos de ellos ofrecen un sustancioso premio de varios cientos de miles de Euros para el ganador. La carrera por llegar a la Luna consiste en llegar antes, llegar con menos presupuesto y volver con menos presupuesto aún, ya que la meta es conseguir un método eficaz y barato de traer Helio3.

Algún día puede que esta energía sustituya a los combustibles fósiles y a todas las formas de energía actuales, incluida la energía de Fisión. Así que tendremos que estar muy pendientes de los acontecimientos de los próximos años.

13 comentarios:

  1. Interesante articulo, precisamente hoy hablaba con mi hermana de este tema. En vez de enviar a la tierra el Helio3, se podría producir energía directamente en la luna, y que se enviara a la tierra en esta forma... radiandola , - )

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  2. ¡¡¡Señorita Zenda, mis respetos: ¡En verdad he aprendido algo totalmente nuevo para mi, Creo que este es el mejor artículo suyo que he leido!!!!

    Mire lo que hago ante usted: http://www.youtube.com/watch?v=6o_kxtvvTM4

    Y esto: http://www.youtube.com/watch?v=TylvUGJIi_w&feature=related

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  3. Hola Salviati, mala idea no es pero igual tendríamso que tener un nivel tecnológico muy superior al que tenemos. Me has hecho imaginar estaciones de tránsito por el camino entre el Sol y la Tierra XDDDDD Gracias por venir y comentar. Un abrazo

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  4. XDDDDDDDDD Yunni muchas gracias! Me alegro mucho de que te haya gustado :) Un abrazo!

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  5. Quizá transmisión laser... emitir desde la luna, a estaciones repartidas por el globo, de tal forma que siempre hubiera más de una a tiro, de una haz laser de gran potencia. Aquí recibiríamos la luz y la transformaríamos en electricidad. Que la luna siempre enseñe la misma cara es una gran ventaja , - )

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  6. Como siempre un gran artículo. Felicidades.

    Pero le veo algunas aristas a la extracción de Helio 3 desde la luna. (Me meto de nuevo en mi papel de chafón :P ).

    1 - La luna sería nuestra única mina. ¿Que cantidades de Helio 3 tenemos a largo plazo?¿Que consumo de Helio 3 tendríamos?

    2 - La explotación de este recurso llevaría emparejado un descenso de la masa lunar. A largo plazo ¿que efecto tendría esto sobre las mareas, y por consiguiente, sobre la climatología?

    3 - Ya existen problemas de abastecimiento de petroleo, siendo en la tierra, y por más de 10 países. ¿Como piensan solventar las posibles crisis de abastecimiento desde la luna? La idea de Salviati no es mala (radiarla, o cualquier otra forma de transmisión de la energía), pero supondría un gasto energético en si mismo que podría descompensar el beneficio.

    4 - ¿Quien se haría cargo del control de la explotación?¿Sería uno ovarios países?¿que nivel de corrupción cabe esperar por el control de este recurso?

    Desde mi punto de vista, en el tema energético, supone un suidio basar toda nuestra necesidad energética en una sola fuente (o en un grupo reducido de estas).

    El ejemplo que usas tú de la energía solar o eólica es más que descriptivo. Se usan de manera masiva, cuando existen otras opciones igual de viables. En España podrían potenciarse la energía undimotriz, mareomotriz y maerotérmica en toda la costa atlantica (y cantábrica, of course). En la zona de Ciudad Real se podría utilizar energía geotérmica (de echo tenemos hasta géisers..). Y en muchas ciudades de Europa ya se utilizan biodigestores para obtener metano para los autobuses interurbanos, o para abastecer de electricidad a la ciudad (semaforos, farolas, etc).

    Nuestra dependecia del petroleo y de la energía nuclear es peligrosa, no ya solo por las fuentes en si, sino porque dependemos de recursos que se encuentran en zonas del planeta inestables. Solo un ejemplo: las mayores fuetnes de Uranio se encuentran en El Congo, que recordemos llevan 20 años en guerras tribales. De echo, las investigaciones llevadas a cabo para aumentar la vida útil del uranio se llevaron a cabo precisamente, por los problemas de distribución, llevando a las centrales nucleares de 4ª generación que son las más eficientes. España ni tan siquiera se ha planteado crear ninguna, y Francia ha echo planes que ha deshechado, ya que su construcción sale tan cara que no podría amortizarse dentre de su ciclo de vida. Aún así, recordemos que la para la limpieza lexivítica dinámica, se quema gasoil, y tiene un ratio de efectividad del 80%, lo que nos deja con un 20% de uranio enriquecido contaminando esa zona del planeta... Ahhh que esto no sale en las noticias. Ya, que le vamos a hacer.

    Lo del petroleo ya es de risa. A Gadafi se le va la olla, y aquí nos suben un euro el litro de gasolina (crisis humanitaria a parte... evidentemente).

    Si quieres algún día te hablo largo y tendido de la energía litoeléctrica. Idas de olla las hay para todos los gustos.

    Un abrazo.

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  7. Ya me has hecho imaginar un reactor Tokamak en la Luna, Salviati XDDD

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  8. Quizás tengas razón Enrique, pero de momento no hemos encontrado nada mejor :) El día que consigamos la Fusión Fría ya no habrá Helio 3 que lo supere XDDD Pero mientras tanto...
    La corrupción en cuestiones energéticas va a estar con Helio 3 y sin él. Solo hay que ver el interés desmedido que tienen, los que poseen las patentes en energías renovables. Y no quiero nombrar a nadie :)
    Las explotaciones mineras en la Luna no son una utopía y tampoco creo que extraer Helio 3 vaya a rebajar su volúmen. En realidad hay depósitos como para abastecer a la humanidad a su ritmo actual unos siglos, no más. Sería una medida transitoria mientras investigamos otros métodos. La cuestión es que la tecnología ya existe y sabemos que funciona. Al menos tenemos una alternativa, aunque cueste un esfuerzo. Pero vamos, ¡explotaciones mineras en la Luna a mí! Que diría aquel... XDDDD
    Yo creo que es el siguiente pequeño paso que debemos dar, antes que muchas otras cosas, nos haría crecer tecnológicamente y beneficiaría enormemente nuestra calidad de vida. Todos los grandes logros de la humanidad han sido por una necesidad. Y ahora la tenemos, ¿no? Venga, seamos un poco optimistas :)

    Me encantan tus comentarios. Muchísimas gracias por venir y comentar, Enrique :)*

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  9. No me digas que te encantan mis comentarios a ver si me lo voy a creer :P .

    A ver, si se que tienes razón. Llamame paranoico, pero antes de que nos lancemos a semejante piscina, primero mirar si hay agua ¿no?. A este tipo de análisis, en el que miras que se puede joder si tocas algo, en informática lo llamamos análisis de impacto. Y sinceramente, son los más útiles que se pueden hacer. ¿No crees?

    Y si, ahora tenemos una necesidad. Pero no estoy seguro de que haga falta mirar fuera de la tierra. Porque a parte de intentar generar más energía, quizá podríamos ser más eficientes con la que ya tenemos. Que no veas lo que nos mola derrochar.

    Un saludo.

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  10. Es cierto que derrochamos a raudales. Y menos mal que ahora empezamos a reciclar o esto acabará como el planeta de Wall-e XDDDD

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  11. ¿No estamos ya en el planeta de Wall-e? ajjajaaajjaja... Si vamos a la luna, desde luego, es movidos por el motor que mueve todo... el dinero... si ir y esplotar energeticamente el Helio3 es economico... iremos... En cuanto al descenso de masa de la luna, creo que por mucho que enviáramos aquí, a la tierra, sea de una forma o de otra, implicaría un descenso de masa totalmente despreciable desde el punto de vista gravitatorio... ¡¡saludos!!!

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  12. Hola Zenda, me encantó la primera vez que hablaste de este tema y me vuelve a encantar ahora.

    ¿Recuerdas que hablamos de la película "Moon"? Ciencia ficción de calidad. Un gustazo.

    Últimamente pienso mucho en el tema energético, y se me han ocurrido dos cosas. Me supongo que no soy el primero en pensar esto y que si no se ha hecho es por algo, de todos modos os lo comento.

    ¿No sería posible añadir una dinamo al circuito de una placa solar de agua? Tendríamos agua caliente y electricidad todo en uno, y sin contaminar.

    Mi otra idea es más complicada. Dos imanes haciendo una dinamo. Pero claro, mantener dos materiales imantados para conseguir mover algo grande costaría más energía de la produciría xD. Haría falta una central sólo para eso.

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  13. Hola Zenda, te felicito por tu blog y por los temas que tocas.

    Sin embargo, en este en particular me preocupan algunas cosas de particular importancia.

    El primero, en cuanto a la parte puramente científica, se refiere a la descripción de la estructura del Helio3, y cito:

    "...descubrió que el Helio3 se podía sustituir por el Hidrógeno en la Fusión, ya que su estructura química es muy similar."

    Para comenzar, creo que la frase dice lo contrario de lo que quiere explicar ("el Hidrógeno se podía sustituir por Helio3 en la fusión..."), pero creo que se puede solucionar. El que me parece grave es la parte que dice "(tienen) estructura química muy similar". Las propiedades relevantes tanto físicas como químicas no son similares entre ellos. Podría parecer poco, pero creo que justamente la divulgación debe intentar ser objetiva y precisa, o caerá en los vicios de otros medios de comunicación que acaban por desinformar al público. En este caso es la precisión; sólo imagina que algun lector, en una conversación, afirme que el Hidrógeno y el Helio3 tienen estructura química muy similar.

    La otra cuestión se refiere a la objetividad. Me parece que la descripción que haces de las actuales tecnologías para la obtención de energía renovable tiende a la desacreditación, directamente. En este momento, la solar y la eólica son las mejores alternativas viables que tenemos para la sustitución de los combustibles fósiles. También hay gente trabajando para disminuir su impacto, y en cuanto sean tecnologías completamente maduras serán económicas, de impacto medioambiental mínimo y muy accesibles en general. Evidentemente, no quiere decir que se tenga que dejar de investigar otras alternativas, así que si el Helio3 es viable, pues adelante, eso hará que las tecnologías actuales solo sean una transición a una fuente de energía mejor.

    En su comentario, Enrique Carrera expresaba algunas dudas. No añadiré más (me parecen bien razonadas y suficientes aunque siempre podemos encontrar más), así que únicamente expondré la conclusión: Hay demasiadas cuestiones muy importantes por resolver para que el Helio3 pueda considerarlo como viable. Quizás en el futuro dispongamos de la tecnología, pero es posible que ya dispongamos de otras fuentes de energía que hagan su uso marginal a situaciones específicas.

    Recibe un cordial saludo.

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